package hash;

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;

/**
 * 带虚拟节点的一致性Hash算法
 */
public class ConsistentHashingWithVirtualNode {

	//待添加入Hash环的服务器列表
	private static String[] servers = {"192.168.0.0:111", "192.168.0.1:111", "192.168.0.2:111",
			"192.168.0.3:111", "192.168.0.4:111"};

	//真实结点列表,考虑到服务器上线、下线的场景，即添加、删除的场景会比较频繁，这里使用LinkedList会更好
	private static List<String> realNodes = new LinkedList<String>();

	//虚拟节点，key表示虚拟节点的hash值，value表示虚拟节点的名称
	private static SortedMap<Integer, String> virtualNodes = new TreeMap<Integer, String>();

	//虚拟节点的数目，这里写死，为了演示需要，一个真实结点对应5个虚拟节点
	private static final int VIRTUAL_NODES = 5;

	static {
		//先把原始的服务器添加到真实结点列表中
		for (int i = 0; i < servers.length; i++)
			realNodes.add(servers[i]);

		//再添加虚拟节点，遍历LinkedList使用foreach循环效率会比较高
		for (String str : realNodes) {
			for (int i = 0; i < VIRTUAL_NODES; i++) {
				String virtualNodeName = str + "&&VN" + String.valueOf(i);
				int hash = getHash(virtualNodeName);
				System.out.println("虚拟节点[" + virtualNodeName + "]被添加, hash值为" + hash);
				virtualNodes.put(hash, virtualNodeName);
			}
		}
		System.out.println();
	}

	//使用FNV1_32_HASH算法计算服务器的Hash值,这里不使用重写hashCode的方法，最终效果没区别
	private static int getHash(String str) {
		final int p = 16777619;
		int hash = (int) 2166136261L;
		for (int i = 0; i < str.length(); i++)
			hash = (hash ^ str.charAt(i)) * p;
		hash += hash << 13;
		hash ^= hash >> 7;
		hash += hash << 3;
		hash ^= hash >> 17;
		hash += hash << 5;

		// 如果算出来的值为负数则取其绝对值
		if (hash < 0)
			hash = Math.abs(hash);
		return hash;
	}

	//得到应当路由到的结点
	private static String getServer(String key) {
		//得到该key的hash值
		int hash = getHash(key);
		// 得到大于该Hash值的所有Map
		SortedMap<Integer, String> subMap = virtualNodes.tailMap(hash);
		String virtualNode;
		if (subMap.isEmpty()) {
			//如果没有比该key的hash值大的，则从第一个node开始
			Integer i = virtualNodes.firstKey();
			//返回对应的服务器
			virtualNode = virtualNodes.get(i);
		} else {
			//第一个Key就是顺时针过去离node最近的那个结点
			Integer i = subMap.firstKey();
			//返回对应的服务器
			virtualNode = subMap.get(i);
		}
		//virtualNode虚拟节点名称要截取一下
		if (StringUtils.isNotBlank(virtualNode)) {
			return virtualNode.substring(0, virtualNode.indexOf("&&"));
		}
		return null;
	}

	public static void main(String[] args) {
		String[] keys = {"太阳", "月亮", "星星"};
		for (int i = 0; i < keys.length; i++)
			System.out.println("[" + keys[i] + "]的hash值为" +
					getHash(keys[i]) + ", 被路由到结点[" + getServer(keys[i]) + "]");
	}
}
